DE102011114676A1 - Fiber-reinforced plastic composite component for motor car, has fiber layer extended over two component regions, and matrix material composition including stabilizer that is different from stabilizer of other matrix material composition - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein faserverstärktes Kunststoffverbundbauteil und Verfahren zum Herstellen desselben sowie ein Faser-Matrix-Halbzeug und dessen Herstellung.The invention relates to a fiber-reinforced plastic composite component and method for producing the same and a fiber-matrix semifinished product and its production.
Im Zuge der Leichtbauweise, insbesondere im Kraftfahrzeugbereich, werden zunehmend Verbundbauteile aus Verstärkungsfasern in polymerer Matrix, auch in Sandwichbauweise mit einem Kernmaterial von geringer Dichte, eingesetzt.In the course of lightweight construction, especially in the automotive sector, composite components of reinforcing fibers in polymeric matrix, even in sandwich construction with a core material of low density, are increasingly being used.
Aus dem Stand der Technik ist die Herstellung von Verbund-Strukturbauteilen beispielsweise im RTM-Verfahren (Resin Transfer Moulding) bekannt, bei dem Fasern, Faserlagen oder Faserhalbzeuge (sogenannte Prewovens oder Preformen) in einen Formhohlraum des RTM-Werkzeugs eingelegt werden, in die ein aushärtbares polymeres Matrixmaterial eingespritzt wird, bei dem es sich häufig um duroplastische oder elastomere Reaktionsharze handelt, das aber auch eine thermoplastische Kunststoffschmelze sein kann. Dieses Matrixmaterial wird mittels Kolben von einer meist beheizten Vorkammer über Verteilerkanäle in den Formhohlraum eingespritzt, infiltriert das Fasermaterial und härtet je nach Matrixmaterial unter Wärmezu- oder abfuhr und Druck aus. Um Lufteinschlüsse zu vermeiden kann die Kavität vor dem Einspritzen evakuiert werden.From the prior art, the production of composite structural components, for example in the RTM process (Resin Transfer Molding) is known in which fibers, fiber layers or semi-finished fiber products (so-called Prewovens or preforms) are inserted into a mold cavity of the RTM tool, in a curable polymeric matrix material is injected, which is often thermosetting or elastomeric reaction resins, but which may also be a thermoplastic resin melt. This matrix material is injected by means of pistons from a mostly heated prechamber via distribution channels into the mold cavity, infiltrates the fiber material and hardens depending on the matrix material under heat supply or removal and pressure. To avoid air pockets, the cavity can be evacuated prior to injection.
Alternativ zu dem RTM-Prozess wird für die Herstellung von Verbund-Strukturbauteilen das SMC-Verfahren (Sheet-Moulding-Compound-Verfahren) eingesetzt. Dabei werden die Fertigungskomponenten Verstärkungsfasern und Matrixmaterial, etwa Glasfasern und ein Reaktionsharz, angeteigt und in Form, etwa Platten- oder Folienform gebracht, um so ein Faser-Matrix-Halbzeug zu schaffen, das dann beispielsweise nach Zuschnitt durch Fließpressen zum fertigen Bauteil weiterverarbeitet werden kann. Entsprechend ergeben sich die Eigenschaften des fertigen Bauteils aus Matrixmaterial und Verstärkungsfaser, wobei gängige Matrixmaterialien duroplastische Reaktionsharze wie Polyester- oder Vinylesterharze sind, die üblicherweise mit Füllstoffen und Additiven versetzt werden. Zum Fließpressen wird das Faser-Matrix-Halbzeug in ein heizbares Presswerkzeug gegeben, um das Matrixmaterial des Faserhalbzeugs fließfähig zu machen, so dass es das Fasermaterial ideal durchdringen kann; ferner erfolgt im Presswerkzeug die Formgebung des mit dem Matrixmaterial imprägnierten Fasermaterials und das geformte Bauteil kann aus dem Presswerkzeug entformt werden, wenn das Matrixmaterial ausgehärtet ist. Das Faser-Matrix-Halbzeug kann als Additiv etwa ein Trennmittel aufweisen, das dazu vorgesehen ist, bei dem genannten Pressprozess in dem heißem Presswerkzeug an die Oberfläche des Halbzeugs zu gelangen, um zu verhindern, dass das Matrixmaterial an den Werkzeugoberflächen der Presse anhaftet.As an alternative to the RTM process, the SMC (sheet-molding-compound) process is used for the production of composite structural components. In this case, the manufacturing components reinforcing fibers and matrix material, such as glass fibers and a reaction resin, are pasted and brought into shape, such as plate or foil form, so as to create a fiber-matrix semi-finished, which can then be further processed, for example, after cutting by extrusion to finished component , Accordingly, the properties of the finished component of matrix material and reinforcing fiber, wherein common matrix materials thermosetting reaction resins such as polyester or vinyl ester resins, which are usually mixed with fillers and additives. For extrusion, the fiber-matrix semi-finished product is placed in a heatable pressing tool to make the matrix material of the semi-finished fiber flowable, so that it can penetrate the fiber material ideal; Furthermore, the shaping of the fiber material impregnated with the matrix material takes place in the pressing tool and the shaped component can be removed from the pressing tool when the matrix material has hardened. As an additive, the fiber-matrix semifinished product may have, for example, a release agent which is intended to reach the surface of the semifinished product during the said pressing process in the hot pressing tool in order to prevent the matrix material from adhering to the tool surfaces of the press.
Aus der
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein faserverstärktes Kunststoffverbundbauteil, insbesondere ein faserverstärktes Kunststoffverbundbauteil für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, das Bereiche mit unterschiedlichen Schwingungseigenschaften zur Verbesserung des NVH-Verhaltens des Bauteils aufweist.Based on this prior art, it is an object of the present invention to provide a fiber-reinforced plastic composite component, in particular a fiber-reinforced plastic composite component for a motor vehicle, having regions with different vibration properties to improve the NVH behavior of the component.
Diese Aufgabe wird durch ein faserverstärktes Kunststoffverbundbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a fiber-reinforced plastic composite component with the features of
Eine weitere Aufgabe besteht darin, die Herstellung eines solchen Kunststoffverbundbauteils zu ermöglichen.Another object is to enable the production of such a plastic composite component.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.This object is achieved by a method having the features of
Ferner wird ein Faser-Matrix-Halbzeug zum Herstellen des faserverstärkten Kunststoffverbundbauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 8, ein Verfahren zur Herstellung des Faser-Matrix-Halbzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und ein Verfahren zur Herstellung des faserverstärkten Kunststoffverbundbauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 10 offenbart.Furthermore, a fiber-matrix semifinished product for producing the fiber-reinforced plastic composite component having the features of
Weiterbildungen der Gegenstände und der Verfahren zu deren Herstellung sind in den Unteransprüchen ausgeführt.Further developments of the objects and the method for their preparation are set forth in the subclaims.
Eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen faserverstärkten Kunststoffverbundbauteils umfasst eine oder mehrere Faserlagen, die in einem Verbund mit zumindest zwei Matrixmaterialien vorliegen. Diese Matrixmaterialien weisen unterschiedliche Zusammensetzungen auf und bilden zumindest zwei Bauteilbereiche mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften aus, wobei sich die Faserlage kontinuierlich über sämtliche Bauteilbereiche erstreckt. Unterschiedliche NVH-Eigenschaften (Eigenschaften, die „noise”, „vibration”, „harshness” betreffen) innerhalb des Bauteils werden dadurch geschaffen, dass eines der im Verbund mit der Faserlage vorliegenden Matrixmaterialien Bauteilbereiche mit im Vergleich zu den anderen Bauteilbereichen erhöhter Flexibilität bereitstellt, indem das die flexibleren Bauteilbereiche bereitstellende Matrixmaterial eine Zusammensetzung mit einem Flexibilisator aufweist, die sich zumindest hinsichtlich des Flexibilisators von der Zusammensetzung des Matrixmaterials unterscheidet, das die Bauteilbereiche ausbildet. Durch den Flexibilisator werden auf molekularer Ebene die starren Strukturen der ausgehärteten Matrix aufgelockert, so dass die NVH-Eigenschaften innerhalb des Bauteils gezielt gesteuert werden können. Das NVH-Verhalten bezeichnet sowohl die als Geräusch hörbare als auch die als Vibrationen spürbaren Schwingungen im Kraftfahrzeug. Schwingungen im Kraftfahrzeug entstehen durch lokale Krafteinleitung einer Schwingungsquelle in schwingungsübertragenden Strukturen und Bauteilen. Die erfindungsgemäßen NVH-Bauteilstrukturen dienen im Kraftfahrzeug der Schwingungsdämpfung, etwa zur Reduktion der in die Fahrgastzelle übertragenen Schwingungen.A first embodiment of a fiber-reinforced plastic composite component according to the invention comprises one or more fiber layers, which in a composite with at least two Matrix materials present. These matrix materials have different compositions and form at least two component regions with different mechanical properties, wherein the fiber layer extends continuously over all component regions. Different NVH properties (properties that affect "noise", "vibration", "harshness") within the component are created by virtue of one of the matrix materials present in conjunction with the fiber layer providing component regions with increased flexibility compared with the other component regions, in that the matrix material providing the more flexible component regions has a composition with a flexibilizer which, at least with regard to the flexibilizer, differs from the composition of the matrix material which forms the component regions. The flexibilizer loosens up the rigid structures of the cured matrix at the molecular level so that the NVH properties within the component can be controlled in a targeted manner. The NVH behavior refers both to the noise audible as well as the vibrations perceivable as vibrations in the motor vehicle. Vibrations in the motor vehicle are caused by the local application of force to a vibration source in vibration-transmitting structures and components. The NVH component structures according to the invention serve in the motor vehicle for vibration damping, for example for reducing the vibrations transmitted to the passenger compartment.
Die für das Bauteil verwendeten unterschiedlichen Matrixmaterialien ermöglichen also die gezielte Änderung der NVH-Eigenschaften in bestimmten Bauteilbereichen. Generell ist es denkbar, dass beiden Matrixmaterialien eine gemeinsame Zusammensetzung zugrunde liegt, und dem Matrixmaterial für die flexibleren Bauteilbereiche zusätzlich der Flexibilisator zugemischt wurde. Andererseits können auch beide Matrixmaterialien einen Flexibilisator, allerdings in unterschiedlichen Mengenanteilen enthalten, oder die Matrixmaterialien umfassen unterschiedliche Flexibilisatoren. So können sich die Zusammensetzungen der Matrixmaterialien hinsichtlich der Art und/oder der Menge des Flexibilisators unterscheiden.The different matrix materials used for the component thus make it possible to deliberately change the NVH properties in certain component areas. In general, it is conceivable that both matrix materials are based on a common composition, and that the flexibilizer has additionally been added to the matrix material for the more flexible component regions. On the other hand, both matrix materials may contain a flexibilizer, but in different proportions, or the matrix materials comprise different flexibilizers. Thus, the compositions of the matrix materials may differ with regard to the type and / or the amount of the flexibilizer.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Flexibilisator ein reaktiver Flexibilisator, der insbesondere ein langkettiges, lineares Epoxidharz aus einer Gruppe ist, die Polypropylenoxid-Diglycidylether oder Polypropylenglycol-Diglycidylether umfasst. Ein üblicherweise zur Herstellung verwendetes Matrixmaterial härtet spröde aus. Der reaktive Flexibilisator wirkt auf molekularer Ebene als Weichmacher und lockert durch seine längeren Ketten die andernfalls starren Matrixstrukturen auf. Der Anteil des Flexibilisators in der Zusammensetzung des Matrixmaterials kann sehr hoch sein und beispielsweise bis zu 50% betragen.In a preferred embodiment of the invention, the flexibilizer is a reactive flexibilizer which is especially a long chain, linear epoxy resin from a group comprising polypropylene oxide diglycidyl ether or polypropylene glycol diglycidyl ether. A matrix material commonly used for production hardens brittle. The reactive flexibilizer acts as a plasticizer at the molecular level and relaxes the otherwise rigid matrix structures through its longer chains. The proportion of the flexibilizer in the composition of the matrix material can be very high, for example up to 50%.
Selbstverständlich können sich die Zusammensetzungen der Matrixmaterialien auch in anderen Komponenten etwa hinsichtlich der Art und/oder der Menge an Füllstoffen unterscheiden. Auch durch die Art und Menge der den Matrixmaterialien zugesetzten Füllstoffe lässt sich Flexibilität und damit die NVH-Eigenschaften der verschiedenen Bauteile beeinflussen. Die Matrixmaterialien sollen zumindest teilweise miteinander mischbar sein, so dass sich im Übergang zwischen den Bauteilbereichen eine Grenzzone aus einem Gemisch der zumindest zwei Matrixmaterialien bildet, so dass insgesamt eine stetige Matrix im Bauteil ohne scharfe Grenzen zwischen den unterschiedlichen Matrixmaterialien vorliegt.Of course, the compositions of the matrix materials can also differ in other components, for example with respect to the type and / or the amount of fillers. Also by the nature and amount of the matrix materials added fillers flexibility and thus the NVH properties of the various components can be influenced. The matrix materials should at least partially be miscible with each other so that a boundary zone of a mixture of the at least two matrix materials is formed in the transition between the component regions so that overall there is a continuous matrix in the component without sharp boundaries between the different matrix materials.
Die durch das Flexibilisator haltige Matrixmaterial gebildeten flexibleren Bereiche können schwingungsgefährdete Bauteilbereiche, die einen Resonanzkörper darstellen, und/oder Anbindungsstellen des Kunststoffverbundbauteils sein, die erhöhter Kraft- und/oder Schwingungseinleitung ausgesetzt sind. Solche Anbindungsstellen können insbesondere auch Öffnungen, Inserts und/oder Faserstrukturen umfassen, die die Anbindung des Bauteils an ein anderes ermöglichen. Dadurch werden ferner die Betriebsfestigkeitseigenschaften des Bauteils verbessert.The more flexible regions formed by the flexibilizer matrix material may be vibration-prone component regions, which constitute a resonator, and / or attachment sites of the plastic composite component, which are exposed to increased force and / or vibration introduction. In particular, such attachment sites may also include openings, inserts, and / or fibrous structures that allow attachment of the component to another. This further improves the fatigue properties of the component.
Um das erfindungsgemäße faserverstärkte Kunststoffverbundbauteil gemäß einer Verfahrensvariante in einem RTM-Prozess herzustellen, wird ein Formwerkzeug verwendet, das einen der Form des Kunststoffverbundbauteils entsprechenden Formhohlraum aufweist, in den die Faserlage(n) eingelegt wird/werden. In den Formhohlraum wird an zumindest einer Stelle, vorzugsweise jedoch an mehreren Stellen, die in einen Bereich des Formhohlraums münden, der zum Ausbilden eines flexiblen Bauteilbereichs vorgesehen ist, ein ungehärtetes Matrixmaterial, das den Flexibilisator enthält, injiziert, und die Faserlage(n) wird/werden in dem entsprechenden Bauteilbereich imprägniert. An zumindest einer weiteren Stelle, die in einen Bereich des Formhohlraums mündet, der zum Ausbilden eines weniger flexiblen Bauteilbereichs vorgesehen ist, wird das ungehärtete Matrixmaterial, dessen Zusammensetzung sich zumindest hinsichtlich des Flexibilisators von der Zusammensetzung des ersten Matrixmaterials unterscheidet, infiziert und die Faserlage wiederum in dem entsprechenden Bauteilbereich imprägniert. Mit dem aushärten Lassen der Matrixmaterialien wird das Kunststoffverbundbauteil, das flexiblere Bauteilbereiche aufweist, erhalten und kann entformt werden, wobei sich die Flexibilität des flexiblen Bauteilbereichs durch das Flexibilisator haltige Matrixmaterial ergibt.In order to produce the fiber-reinforced plastic composite component according to the invention in a process variant in an RTM process, a molding tool is used which has a mold cavity corresponding to the shape of the plastic composite component into which the fiber layer (s) is / are inserted. The mold cavity is injected with at least one point, but preferably at several points, which open into a region of the mold cavity intended to form a flexible component region, an uncured matrix material containing the flexibilizer, and the fiber layer (s) become / are impregnated in the corresponding component area. At at least one further point, which opens into a region of the mold cavity which is provided for forming a less flexible component region, the uncured matrix material, the composition of which differs from the composition of the first matrix material at least with respect to the flexibilizer, becomes infected and the fiber layer in turn the corresponding component area impregnated. With the curing of the matrix materials, the plastic composite component, which has more flexible component regions, is obtained and can be removed from the mold, with the flexibility of the flexible component region resulting from the matrix material containing the flexibilizer.
Die an den verschiedenen Stellen zur Ausbildung der unterschiedlichen Bauteilbereiche injizierten Matrixmaterialien durchtränken die Faserlagen und fließen in der Grenzzone zwischen den Bauteilbereichen zu einem Gemisch ineinander, und gestatten somit einen kontinuierlichen Übergang zwischen den flexibleren und den weniger flexiblen Bauteilbereichen. The matrix materials injected at the various locations to form the various device regions saturate the fiber layers and blend into each other in the interface zone between the device regions, thus permitting a continuous transition between the more flexible and the less flexible device regions.
Ein erfindungsgemäßes Faser-Matrix-Halbzeug, das zum Herstellen eines erfindungsgemäßen faserverstärkten Kunststoffverbundbauteils verwendet werden kann, besteht aus zumindest einer Faserlage und zumindest einem aushärtbaren Matrixmaterial. Um wenigstens zwei Bauteilbereiche mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften auszubilden, weist das Faser-Matrix-Halbzeug zumindest zwei Faser-Matrix-Halbzeug-Abschnitte auf, von denen die Abschnitte, die zur Ausbildung der flexibleren Bereiche vorgesehen sind, ein Matrixmaterial aufweisen, eine Zusammensetzung mit einem Flexibilisator aufweisen, die sich zumindest hinsichtlich des Flexibilisators von der Zusammensetzung des Matrixmaterials unterscheidet, das die anderen Matrix-Halbzeug-Abschnitte mit einer geringeren Flexibilität ausbildet.A fiber-matrix semifinished product according to the invention, which can be used for producing a fiber-reinforced plastic composite component according to the invention, consists of at least one fiber layer and at least one curable matrix material. In order to form at least two component regions with different mechanical properties, the fiber-matrix semifinished product has at least two fiber-matrix semifinished product sections, of which the sections which are provided for forming the more flexible regions comprise a matrix material, a composition having a Flexibilizer, which differs at least in terms of the flexibilizer from the composition of the matrix material, which forms the other matrix semifinished sections with a lower flexibility.
Ein solches Halbzeug kann erzeugt werden, indem zunächst zumindest zwei Teige aus Verstärkungsfasern und jeweils einem Matrixmaterial hergestellt werden, wobei sich die zwei Teige hinsichtlich des Flexibilisators unterscheiden. Die Teige werden angrenzend zur Ausbildung der zumindest zwei Faser-Matrix-Halbzeug-Abschnitte angeordnet und zu dem Faser-Matrix-Halbzeug pressgeformt. Unter dem Begriff Teig sind auch die üblichen Massen für Bulk Molding Compunds (BMC) oder Sheet Moldind Compounds (SMC) zu verstehen.Such a semifinished product can be produced by first producing at least two doughs of reinforcing fibers and in each case one matrix material, the two doughs differing with respect to the flexibilizer. The doughs are placed adjacent to the formation of the at least two fiber-matrix semi-finished sections and press-formed into the fiber-matrix semi-finished product. The term dough should also be understood to mean the usual masses for bulk molding compounds (BMC) or sheet molding compounds (SMC).
Die Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffverbundbauteils aus dem Faser-Matrix-Halbzeug umfasst dann das Zuschneiden des Faser-Matrix-Halbzeugs und Einlegen in ein Fliesspresswerkzeug, so dass die Faser-Matrix-Halbzeug-Abschnitte in den Abschnitten des Fliesspresswerkzeugs angeordnet werden, die zur Ausbildung der entsprechenden Bauteilbereiche vorgesehen sind. Sodann kann das Faser-Matrix-Halbzeug in dem Fliesspresswerkzeug zu dem Kunststoffverbundbauteil geformt werden, indem die Matrixmaterialien aushärten Gelassen werden, wobei die Bauteilbereiche mit dem ausgehärteten Flexibilisator haltigen Matrixmaterial die flexibleren Bereiche des Kunststoffverbundbauteils bildet.The production of a fiber-reinforced plastic composite component from the fiber-matrix semifinished product then comprises cutting the fiber-matrix semifinished product and inserting it into a flow-molding tool so that the fiber-matrix semifinished product sections are arranged in the sections of the extrusion tool which are used to form the corresponding component areas are provided. Then, the fiber-matrix semifinished product can be formed in the extrusion tool to the plastic composite component by curing the matrix materials are left, wherein the component areas forms with the hardened flexibilizer-containing matrix material, the more flexible portions of the plastic composite component.
Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt. Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.These and other advantages are set forth by the following description with reference to the accompanying figures. The reference to the figures in the description is to aid in the description and understanding of the subject matter. The figures are merely a schematic representation of an embodiment of the invention.
Dabei zeigt:Showing:
Bei dem erfindungsgemäßen faserverstärkten Kunststoffverbundbauteil sind die Bauteileigenschaften in verschiedenen Bauteilbereichen innerhalb des Kunststoffverbundbauteils gezielt modifiziert, so dass das Bauteil bedarfsgerecht und Lastfall orientiert ausgelegt ist. Um gezielt unterschiedliche Eigenschaften innerhalb des Bauteils zu erhalten, kann beispielsweise ein Injektionsverfahren mit mehreren Angüssen verwendet werden, in welche unterschiedliche Matrixwerkstoffe injiziert werden, die so ausgelegt sind, dass sie sich im Zusammenfluss über einen gewissen Bereich vermischen können und sich verbinden.In the case of the fiber-reinforced plastic composite component according to the invention, the component properties in various component regions within the plastic composite component are specifically modified, so that the component is designed as required and load-oriented. For example, in order to selectively obtain different properties within the component, a multi-gate injection method can be used, into which different matrix materials are injected, which are designed to mix and fuse in confluence over a certain range.
Ein erfindungsgemäßes Kunststoffverbundbauteil
Die flexibleren Bereiche
Im erfindungsgemäßen Kunststoffverbundbauteil
Als Faserlage(n)
Zur Ausbildung der Matrix in dem Bauteil
Bevorzugt wird als Flexibilisator ein reaktiver Flexibilisator eingesetzt, der insbesondere ein langkettiges, lineares Epoxidharz wie ein Polypropylenoxid-Diglycidylether oder Polypropylenglycol-Diglycidylether ist. Ferner kann die Flexibilität durch die Art und/oder Menge eines zugesetzten Füllstoffs variiert werden.The flexibilizer used is preferably a reactive flexibilizer, which is in particular a long-chain, linear epoxy resin such as a polypropylene oxide diglycidyl ether or polypropylene glycol diglycidyl ether. Further, the flexibility may be varied by the type and / or amount of filler added.
Schließlich können grundsätzlich auch mehr als zwei Matrixmaterialien zur Ausbildung von zumindest drei Bauteilbereichen mit unterschiedlichen NVH-Eigenschaften eingesetzt werden. Werden drei oder mehr verschiedene Matrixmaterialien eingesetzt, ist dann auch eine Grenzzone denkbar, die nicht zwischen zwei Bereichen liegt, sondern auch an dem Zusammentreffen dreier Bereiche entstehen kann. Hier weist dann die Grenzzone ein Gemisch aller drei Matrixmaterialien auf.Finally, in principle, more than two matrix materials can be used to form at least three component regions with different NVH properties. If three or more different matrix materials are used, then a border zone is also conceivable which does not lie between two areas but can also arise at the meeting of three areas. Here then the boundary zone has a mixture of all three matrix materials.
Die Herstellung eines solchen Bauteils
Nach dem Aushärten der Matrixmaterialien
Werden als Matrixmaterialien Harzsysteme verwendet, so wird zum Aushärten die Temperatur in dem Formhohlraum
Generell kann zur Verminderung von ungewollten Lufteinschlüssen, auch abhängig von der gewählten Injektionsart, der Formhohlraum
Die Matrixmaterialien können neben dem Flexibilsator und einem vernetzungsfähigen Harz weitere Weichmacher, Füllstoffe, insbesondere mineralische Füllstoffe sowie Reaktionsmittel, Vernetzungsmittel, Additive zur Schwundreduktion, Inhibitoren, inerte Trennmittel, Farbstoffe, Flammschutzmittel, leitende Zusatzstoffe und Stabilisatoren umfassen.The matrix materials may comprise, in addition to the flexibilizer and a crosslinkable resin, further plasticizers, fillers, in particular mineral fillers, and reactants, crosslinking agents, anti-fading additives, inhibitors, inert release agents, dyes, flame retardants, conductive additives, and stabilizers.
Generell werden in RTM-Verfahren Harze bzw. Harzsysteme als zu injizierende Matrixmaterialien verwendet, die eine niedrige Viskosität besitzen, um den Strömungswiderstand beim Durchströmen der Form und der Faseranordnung gering zu halten, so dass kleinere Druckdifferenzen zum Füllen erforderlich sind. Üblicherweise bestehen Reaktionsharze für RTM-Verfahren, die als spezielle Injektionsharze angeboten werden, aus einer Harz- und Härterkomponente. Harzsysteme mit geringer Reaktivität können bereits vor der Injektion gemischt werden.In general, in RTM processes, resins or resin systems are used as matrix materials to be injected, which have a low viscosity in order to keep the flow resistance during flow through the mold and the fiber arrangement low, so that smaller pressure differences are required for filling. Typically, reaction resins for RTM processes, which are offered as special injection resins, consist of a resin and hardener component. Low reactivity resin systems can be mixed prior to injection.
Zwar werden RTM-Verfahren üblicherweise mit Harzen als Matrixmaterialien durchgeführt, im Sinne der Erfindung sind aber auch thermoplastische Kunststoffe als Matrixmaterialien denkbar, die dann in geschmolzener Form mittels einer Extrudiervorrichtung in die Kavität mit dem Fasereinleger eingespritzt werden. Die Thermoplastschmelze, die die Matrix
Die
Die unterschiedlichen ungehärteten Matrixmaterialien
Ein aus dem Faser-Matrix-Halbzeug
Es sind auch hier Bauteile denkbar, die aus dem Halbzeug geschaffen werden, bei denen drei oder mehr Bauteilbereiche mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften vorliegen. Dazu können dann auch entsprechend drei verschiedene Matrixharze eingesetzt werden. Auch hier kann dann eine Grenzzone bei dem Zusammentreffen dreier Bereiche entstehen, so dass in dieser Grenzzone ein Gemisch aller drei Matrixharze vorliegt.Here too, components are conceivable that are created from the semifinished product in which there are three or more component regions with different mechanical properties. For this purpose, three different matrix resins can be used accordingly. Here, too, a boundary zone can arise when three areas come together, so that a mixture of all three matrix resins is present in this boundary zone.
Um das erfindungsgemäße Faser-Matrix-Halbzeug
Zur Herstellung des faserverstärkten Kunststoffverbundbauteils
Das in beiden Herstellungsvarianten nach dem aushärten Lassen des oder der Matrixmaterialien
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